Национальная металлургическая академия Украины. Физико-химические свойства цинка, такие как низкие температуры плавления и кипения (692,5 и 1186 К, соответственно) и высокая химическая активность

Физико-химические свойства цинка, такие как низкие температуры плавления и кипения (692,5 и 1186 К, соответственно) и высокая химическая активность, позволяют получать цинк в порошкообразном состоянии способами, основанными на испарении и конденсации, а также распылением расплава. В последнее время появились методы с применением криогенной техники, а часть порошка получают электролизом водных растворов. Повышенная активность порошка цинка в сочетании с высокой удельной поверхностью определяет его применение в металлургической, химической, медицинской, лакокрасочной, электротехнической и других отраслях промышленности. Мировое производство цинкового порошка составляет в настоящее время несколько сот тысяч тонн в год.

Развитая удельная поверхность мелкодисперсных и особенно ультрадисперсных порошков цинка обусловливает их повышенную химическую активность, успешно используемую во многих технологических процессах, но и создает дополнительные трудности. Цинковый порошок пожаровзрывоопасен, и скорость самовозгорания зависит главным образом от содержания хлоридов (> 0,05 %) при стимулирующем действии влаги.

Наиболее эффективным способом получения дисперсного цинка является электроосаждение из различных типов электролитов. Данный способ позволяет получать порошки высокой химической чистоты, с образованием различных видов катодных осадков:

- осадки в виде плотных слоев чешуек или кристаллов, которые для получения порошков необходимо измельчать;

- губчатые мягкие осадки, легко поддающиеся истиранию;

- рыхлые осадки из высокодисперсного порошка, наиболее пригодные для получения порошков без дополнительной обработки.

В работе исследован процесс электроосаждения дисперсного цинка из различных типов электролитов. Цель работы– получение электролитического цинкового порошка, обладающего заданным комплексом свойств.

Установлено, что изменение состава электролита и плотности тока позволяет эффективно влиять на свойства дисперсного цинкового осадка, а именно на средний размер и морфологию частиц. Это позволит получать качественно новый продукт с регулируемым комплексом технологических и физико-химических характеристик и расширить области применения дисперсного цинка.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ЕЛЕКТРОДУГОВОЇ МЕТАЛІЗАЦІЇ НА ВЛАСТИВОСТІ АЛЮМІНІЄВИХ ПОКРИТТІВ

Єрмолаєва М.С., керівник доц. Рожков О.Д.

Національна металургійна академія України

Нанесення на поверхню сталевих труб гарячого водопостачання електрометалізаційних алюмінієвих покриттів є дієвим засобом захисту їх від ґрунтової корозії, і тим самим, подовження терміну їх експлуатації і зменшення негативного впливу на довкілля.

На основі результатів експериментальних досліджень обґрунтований електричний режим роботи розпилювача ЕМ-14М, що забезпечує утворення гомогенної структури захисних шарів та мінімальних залишкових напруг у них. Його використання дозволяє отримувати достатньо високу міцність алюмінієвих покрить – при загині їх на 180˚ не було відшарування і сколювання захисного шару.

Показана порівняно низька ефективність попереднього підігріву сталевої основи на адгезійну міцність алюмінієвих покриттів. Встановлений факт її зменшення при Т=200˚С та надане можливе пояснення цьому.

Досліджений вплив різних способів фінішної обробки покриттів з-за для підвищення їх технічних характеристик. Обкотування натискним валиком забезпечує зменшення пористості напилених шарів до 3-6%, але призводить до істотного зниження когезійної міцності покриттів. Ефективним засобом підвищення їх щільності є крацювання м’якого напиленого шару алюмінію металевими щітками. Воно забезпечує зменшення пористості покриттів майже у 3 рази і не зумовлює істотної зміни міцності. Показана можливість підвищення захисних властивостей покриттів за рахунок просочування полімерними речовинами та вплив подібної обробки на міцносні характеристики напилених шарів алюмінію.

Результати роботи можуть бути використаними для подальшого удосконалення технології нанесення алюмінієвих корозієстійких покриттів методом електродугової металізації і, у тому числі, на сталеві труби гарячого водопостачання.

ПОКРИТТЯ З КОМПОЗИЦІЙНИХ НІКЕЛЬ-АЛЮМІНІЄВИХ ПОРОШКІВ НА ТОНКОСТІННИХ ВИРОБАХ

Чупилка М.Ю., керівник доц. Рожков О.Д.

Національна металургійна академія України

Удосконалення технічних характеристик обладнання часто передбачає у його нових версіях підвищення навантаження на вузли і деталі і, у тому числі, теплового. Це зумовлює необхідність їх виготовлення з високолегованих сталей і сплавів, інших коштовних матеріалів, або захисту від теплових потоків відповідними покриттями. Одним з традиційних матеріалів для подібного захисного шару є діоксид цирконію, якому з найбільш доступних оксидів є притаманними найнижча теплопровідність і підвищена хімічна стійкість. Наноситься таке покриття, як правило, методом плазмового напилення. Однак, якщо деталь є тонкостінною, традиційні способи підготовки її поверхні до нанесення захисного шару (абразивно-струминна, електроіскрова, механічна та інші види обробки) застосовувати неможливо, тому що вони призведуть до жолоблення, поводок або руйнуванню деталі.

На основі аналізу літературних даних для забезпечення надійного зчеплення оксидного покриття з тонкостінною основою було рекомендовано нанесення на її непідготовлену поверхню проміжного шару з термореагуючого порошку системи Ni-Al. Це положення було підтверджено експериментально: адгезійна міцність проміжного шару, нанесеного на неопіскоструєну основу з використанням композиційного термореагуючого порошку НА-67, суттєво перевищує таку для термонейтральних порошків і задовольняє вимогам експлуатації виробів.

Встановлений зв’язок між товщиною захисного шару і міцністю зчеплення його з поверхнею деталі: збільшення товщини проміжного шару викликає зменщення величини адгезійною міцності.

Металографічними дослідженнями фазового складу покриття з термореагуючого порошку НА-67, а також результатами вимірів твердості фаз встановлено, що металотермічні реакції в системі Ni-Al практично завершуються за час переносу часток від розпилювача до поверхні деталі та формування проміжного шару.